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碳氢化合物涂层技术在包装上的应用

2008-06-04 09:442940

长期以来,铝箔、铝塑复合材料作为阻隔性包装材料在包装领域得到了广泛应用,它虽然解决了单层塑料薄膜的气体渗透问题,满足了包装工业的需求,但由于铝宿包装材料存在生产过程耗能过高、不透明、不能用微波加热,尤其是复合材料不易回收再生等缺点,所以人们一直在寻求新的、性能更好的阻隔性包装材料来代替铝箔及铝塑复合材料。

从上世纪90年代开始,随着在聚酯(PET)、尼龙等塑料薄膜上涂覆氧化物涂层技术的问世(如SiOx/PET就是在聚酯薄膜表面用物理或化学气相沉积的方法涂覆氧化硅),不但克服了铝塑复合材料的上述缺点,而且改善了塑料薄膜对氧气和其他气体的阻隔性。

近年来,国外又开发出一种新的阻隔包装材料涂层,即碳氢化合物涂层。与氧化硅及其他金属氧化物涂层相比,这种新的碳氢化合物涂层不但有光学透明性、低磨损性、低摩擦性、优良的气体阻隔性和柔韧性,而且无环境污染、便于回收再生利用、具有更高的力学强度,解决了氧化硅及其他金属氧化物涂层因为延伸性不好而引起的气体渗透问题,目前这种新的阻隔性包装材料涂层技术已在包装材料领域得到广泛应用。

碳氢化合物涂层技术不仅适用于塑料薄膜,也适用于PET塑料容器。目前,美国、德国、瑞士、法国、日本等国家已经把氧化硅和碳氢化合物涂覆技术用于PET塑料容器,在聚酯瓶内涂覆一层氧化硅或者氢化无定形碳阻隔涂层,使PET塑料瓶成为可能取代玻璃瓶装啤酒的新型包装。这种新型PET瓶化学性能稳定,不与饮料发生反应,不易破碎,质量轻,可大幅度降低运输流通费用,且可回收利用。据报道,法国、日本采用真空等离子体技术,在射频或微波电磁场作用下,使充入的甲烷或乙炔气体放电产生等离子体,这种等离子会以无秩序的方式高速地在瓶子内运动,当高能量的离子碰到瓶的内壁时,会陷入到内壁的表面,最终凝聚并生成一层高度氢化无定形碳的固体薄膜,产生碳氢化合物,沉积在内表面上。这样涂覆后的塑料瓶阻隔性能可提高10倍以上。

据专家介绍,这项技术与直流磁控溅射等离子体沉积碳氢化合物的方法非常类似。而日精ASB开发的DLC蒸气沉积技术,具体涂覆过程按以下步骤进行:完成拉伸吹塑的瓶被安排每次8个一组送进HBB-8的涂装室内,然后抽出空气,形成真空状态;利用一条管子把乙炔气通过瓶颈引人瓶内;以高频电流作用在电极上,这时,涂装室为外电极,乙炔管为内电极;由于电流放电作用把乙炔分解为离子碳和离子氢,离子碳和离子氢在瓶子内表面相结合,最后形成精细的涂层。这种通过蒸气沉积的碳基涂层,其厚度为20nm~40nm,比普通PET瓶的气体阻隔性大20倍,防二氧化碳渗透性提高7倍,防水渗透性提高了8倍,防紫外线能力亦有增强,为啤酒瓶实现塑料化的又一可能途径。

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